数据结构-实验一 链式存储结构的基本操作
广州大学学生实验报告
开课实验室：计算机科学与工程实验（电子楼417） 2018年5月09日
| 学院 |
计算机科学与教育软件学院 |
年级、专业、班 |
网络161 |
姓名 |
卟咚君 |
学号 |
1606100*** |
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| 实验课程名称 |
数据结构实验 |
成绩 |
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| 实验项目名称 |
实验一 链式存储结构的基本操作 |
指导老师 |
** |
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| 一、实验目的 掌握线性的定义及基本操作，用链表实现：遍历、查找、插入、删除、翻转。 二、使用仪器、器材 微机一台 操作系统：WinXP 编程软件：C++ 三、实验内容及原理 （1）用随机函数生成8个3位整数（100~999），把这些整数存于链表中； （2）输出链表的内容； （3）读入一个整数，查看该整数是否在表中，若在，输出其位置（首位置为1）； （4）读入一个整数，以及要插入的位置，把该整数插入到链表中，输出链表的内容（要求判断输入的位置是否合理）； （5）读入一个整数，若该整数在链表里，删除该整数，输出链表的内容； （6）把链表的内容翻转，输出链表的内容。 思路：通过定义一个class类 ListNode，表示链表的结点； 通过定义一个class类 SingleList ，表示链表，封装了对链表的各种操作： void MakeEmpty(); //清空链表 int Length(); //返回链表的长度 int Find(Type item); //在链表中查询数据item,找到则返回相应链表结点的位置，否则返回-1 bool Insert(Type item, int n ); //在位置n的结点前插入一个新结点，新结点的data值为item ListNode<Type>* Get(int pos); //查询链表的第n个链表结点，返回链表结点的指针 bool Remove(int n); //删除第n个链表结点 void Rollback(); //对链表的内容进行翻转 void Print(); //输出链表的内容
源代码： #include #include #include using namespace std; template<typename Type> class ListNode{ public: ListNode() :data(0), next(NULL){} ListNode(const Type item, ListNode<Type> *next = NULL) :data(item), next(next){} ~ListNode(){ next = NULL; }
public: Type GetData(); friend ostream& operator<< <Type>(ostream&, ListNode<Type>&); Type data; ListNode *next; };
template<typename Type> Type ListNode<Type>::GetData(){ return this->data; }
template<typename Type> ostream& operator<<(ostream& os, ListNode<Type>& out){ os << out.data; return os; }
template<typename Type> class SingleList{ public: SingleList() :head(new ListNode<Type>()), len(0){} ~SingleList(){ MakeEmpty(); delete head; }
public: void MakeEmpty(); //清空链表 int Length(); //返回链表的长度 int Find(Type item); //在链表中查询数据item,找到则返回相应链表结点的位置，否则返回-1 bool Insert(Type item, int n); //在位置n的结点前插入一个新结点，新结点的data值为item ListNode<Type>* Get(int pos); //查询链表的第n个链表结点，返回链表结点的指针 bool Remove(int n); //删除第n个链表结点 void Rollback(); //对链表的内容进行翻转 void Print(); //输出链表的内容
private: ListNode<Type> *head; //链表的表头，不存储数据data int len; //链表的长度 };
template<typename Type> void SingleList<Type>::MakeEmpty(){ //清空链表 ListNode<Type> *pdel; while (head->next != NULL){ pdel = head->next; head->next = pdel->next; delete pdel; } }
template<typename Type> int SingleList<Type>::Length(){ //返回链表的长度 return len; }
template<typename Type> int SingleList<Type>::Find(Type item){ //在链表中查询数据item,找到则返回相应链表结点的位置，否则返回-1 int pos = 1; ListNode<Type> *pmove = head->next; while (pmove&&pmove->data != item){ pmove = pmove->next; pos++; } if (pmove == NULL) pos = -1; return pos; } template<typename Type> ListNode<Type>* SingleList<Type>::Get(int n){ //查询链表的第n个链表结点，返回链表结点的指针 if (n <= 0 || n>len){ cout << "请输入合法的数据下标" << endl; return NULL; } ListNode<Type> *pmove = head->next; int pos = 1; while (pos != n&&pmove){ pmove = pmove->next; pos++; } return pmove; } template<typename Type> bool SingleList<Type>::Remove(int n){ //删除第n个链表结点 if (n <= 0){ cout << "请输入合理的下标位置" << endl; exit(1); } ListNode<Type> *pmove = head->next, *pdel; for (int i = 1; i<n&&pmove->next; i++){ pmove = pmove->next; } if (pmove->next == NULL){ cout << "查找到的下标超出链表" << endl; exit(1); } pdel = pmove->next; pmove->next = pdel->next; delete pdel; cout << "删除成功第" << n << "个链表结点成功" << endl; len--; return 1; } template<typename Type> bool SingleList<Type>::Insert(Type item, int n){ //在位置n的结点前插入一个新结点，新结点的data值为item if (n <= 0 || n>len + 1){ cout << "请输入合理的下标位置" << endl; return 0; } ListNode<Type> *pmove = head; ListNode<Type> *pnode = new ListNode<Type>(item); for (int i = 1; i<n&&pmove; i++){ pmove = pmove->next; } len++; pnode->next = pmove->next; pmove->next = pnode; cout << "在第" << n << "位插入" << item << "成功" << endl; return 1; }
template<typename Type> void SingleList<Type>::Print(){ //输出链表的内容 ListNode<Type> *pmove = head->next; cout << "head"; while (pmove){ cout << "--->" << pmove->data; pmove = pmove->next; } cout << "--->over" << endl; } template<typename Type> void SingleList<Type>::Rollback(){ //对链表的内容进行翻转 for (int i = 1; i <= len / 2; i++){ ListNode<Type> *node1 = Get(i); ListNode<Type> *node2 = Get(len - i + 1); Type num = node1->data; node1->data = node2->data; node2->data = num; } cout << "翻转成功" << endl; } int main(){ time_t t; srand((unsigned)time(&t)); //由时间确定随机序列，执行一次 SingleList<int> Slist; //定义一个单链表 for (int i = 1; i <= 8; i++){ //(1)随机函数生成100~999的数据存入单链表中 Slist.Insert(rand() % 900 + 100, i); } Slist.Print(); //(2)输出链表的内容； bool flag; int num,pos; cout << "如果要判断一个数是否在链表中，请输入任意非零数进入判断，否则跳过该判断请输入0:"; cin >> flag; while (flag){ cout << "读入一个数据，判断是否在链表中:"; //(3)读入一个整数，查看该整数是否在表中，若在，输出其位置（首位置为1）； cin >> num; //读入一个数据 pos = Slist.Find(num); //pos等于数据在链表中的位置 if (pos != -1){ //pos若等于-1,则表示不在链表中 cout << "该数据在链表中的第" << pos << "个链表结点的位置" << endl; } else{ cout << "该数据不在链表中" << endl; } cout << "如果要判断一个数是否在链表中，请输入任意非零数进入判断，否则跳过该判断请输入0:"; cin >> flag; } cout << "如果要插入一个数进入链表中，请输入任意非零数进入插入，否则跳过该次插入请输入0:"; cin >> flag; while (flag){ cout << "读入一个数据和一个插入的位置，插入到链表中:"; //（4）读入一个整数，以及要插入的位置，把该整数插入到链表中，输出链表的内容（要求判断输入的位置是否合理）； cin >> num >> pos; //读入一个数据和要插入的位置 Slist.Insert(num, pos); //在单链表的第pos位置插入数据num，插入时会在函数Slist.Insert(num, pos)中判断插入的位置是否合理 Slist.Print(); //输出单链表的数据 cout << "如果要插入一个数进入链表中，请输入任意非零数进入插入，否则跳过该次插入请输入0:"; cin >> flag; } cout << "如果要删除链表一个数据，请输入任意非零数进入删除，否则跳过该次删除请输入0:"; cin >> flag; while (flag){ cout << "读入一个数据，若在链表中则删除它:"; //（5）读入一个整数，若该整数在链表里，删除该整数，输出链表的内容； cin >> num; //读入一个数据 pos = Slist.Find(num); //pos等于数据在链表中的位置 if (pos != -1){ //若pos!=-1,则表示在链表中存在 Slist.Remove(pos); //删除对应pos位置的链表结点的数据 Slist.Print(); //输出单链表的数据 }//把链表的内容翻转，输出链表的内容。
else{ cout << "该数据不在链表中" << endl; } cout << "如果要删除链表一个数据，请输入任意非零数进入删除，否则跳过该次删除请输入0:"; cin >> flag; } cout << "翻转后的数据:"; //（6） Slist.Rollback(); //翻转链表 Slist.Print(); //输出链表 return 0; }
通过这次实验，掌握了线性表的链表的遍历、查找、插入、删除、翻转等基本操作。 通过定义一个class类 ListNode，表示链表的结点；通过定义一个class类 SingleList ，表示链表，封装了对链表的各种操作：在链表SingleList中，表头不存储数据，在SingleList插入数据，先判断是否插入的位置是否合理，合理则插入数据。由于表头不存储数据，所以所有的插入方式（表头插入，中间插入，表尾插入）都可归结成一种情况解决。而在删除的过程中，一开始删除数据后，忘记把链表的长度对应的减一，导致翻转的时候出错，已改正。删除的时候也是要要判断删除的位置是否合理，合理才删除。翻转的时候其实链表结点不变，只是按照链表中间对称的方式把头尾的内容进行交换，以达到翻转链表内容的效果。
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//源代码：
#include
#include
#include
using namespace std;
template class ListNode{
public:
ListNode() :data(0), next(NULL){}
ListNode(const Type item, ListNode *next = NULL) :data(item), next(next){}
~ListNode(){
next = NULL;
}
public:
Type GetData();
friend ostream& operator<< (ostream&, ListNode&);
Type data;
ListNode *next;
};
template Type ListNode::GetData(){
return this->data;
}
template ostream& operator<<(ostream& os, ListNode& out){
os << out.data;
return os;
}
template class SingleList{
public:
SingleList() :head(new ListNode()), len(0){}
~SingleList(){
MakeEmpty();
delete head;
}
public:
void MakeEmpty(); //清空链表
int Length(); //返回链表的长度
int Find(Type item); //在链表中查询数据item,找到则返回相应链表结点的位置，否则返回-1
bool Insert(Type item, int n); //在位置n的结点前插入一个新结点，新结点的data值为item
ListNode* Get(int pos); //查询链表的第n个链表结点，返回链表结点的指针
bool Remove(int n); //删除第n个链表结点
void Rollback(); //对链表的内容进行翻转
void Print(); //输出链表的内容
private:
ListNode *head; //链表的表头，不存储数据data
int len; //链表的长度
};
template void SingleList::MakeEmpty(){ //清空链表
ListNode *pdel;
while (head->next != NULL){
pdel = head->next;
head->next = pdel->next;
delete pdel;
}
}
template int SingleList::Length(){ //返回链表的长度
return len;
}
template int SingleList::Find(Type item){ //在链表中查询数据item,找到则返回相应链表结点的位置，否则返回-1
int pos = 1;
ListNode *pmove = head->next;
while (pmove&&pmove->data != item){
pmove = pmove->next;
pos++;
}
if (pmove == NULL) pos = -1;
return pos;
}
template ListNode* SingleList::Get(int n){ //查询链表的第n个链表结点，返回链表结点的指针
if (n <= 0 || n>len){
cout << "请输入合法的数据下标" << endl;
return NULL;
}
ListNode *pmove = head->next;
int pos = 1;
while (pos != n&&pmove){
pmove = pmove->next;
pos++;
}
return pmove;
}
template bool SingleList::Remove(int n){ //删除第n个链表结点
if (n <= 0){
cout << "请输入合理的下标位置" << endl;
exit(1);
}
ListNode *pmove = head->next, *pdel;
for (int i = 1; inext; i++){
pmove = pmove->next;
}
if (pmove->next == NULL){
cout << "查找到的下标超出链表" << endl;
exit(1);
}
pdel = pmove->next;
pmove->next = pdel->next;
delete pdel;
cout << "删除成功第" << n << "个链表结点成功" << endl;
len--;
return 1;
}
template bool SingleList::Insert(Type item, int n){ //在位置n的结点前插入一个新结点，新结点的data值为item
if (n <= 0 || n>len + 1){
cout << "请输入合理的下标位置" << endl;
return 0;
}
ListNode *pmove = head;
ListNode *pnode = new ListNode(item);
for (int i = 1; inext;
}
len++;
pnode->next = pmove->next;
pmove->next = pnode;
cout << "在第" << n << "位插入" << item << "成功" << endl;
return 1;
}
template void SingleList::Print(){ //输出链表的内容
ListNode *pmove = head->next;
cout << "head";
while (pmove){
cout << "--->" << pmove->data;
pmove = pmove->next;
}
cout << "--->over" << endl;
}
template void SingleList::Rollback(){ //对链表的内容进行翻转
for (int i = 1; i <= len / 2; i++){
ListNode *node1 = Get(i);
ListNode *node2 = Get(len - i + 1);
Type num = node1->data;
node1->data = node2->data;
node2->data = num;
}
cout << "翻转成功" << endl;
}
int main(){
time_t t;
srand((unsigned)time(&t)); //由时间确定随机序列，执行一次
SingleList Slist; //定义一个单链表
for (int i = 1; i <= 8; i++){ //(1)随机函数生成100~999的数据存入单链表中
Slist.Insert(rand() % 900 + 100, i);
}
Slist.Print(); //(2)输出链表的内容；
bool flag;
int num,pos;
cout << "如果要判断一个数是否在链表中，请输入任意非零数进入判断，否则跳过该判断请输入0:";
cin >> flag;
while (flag){
cout << "读入一个数据，判断是否在链表中:"; //(3)读入一个整数，查看该整数是否在表中，若在，输出其位置（首位置为1）；
cin >> num; //读入一个数据
pos = Slist.Find(num); //pos等于数据在链表中的位置
if (pos != -1){ //pos若等于-1,则表示不在链表中
cout << "该数据在链表中的第" << pos << "个链表结点的位置" << endl;
}
else{
cout << "该数据不在链表中" << endl;
}
cout << "如果要判断一个数是否在链表中，请输入任意非零数进入判断，否则跳过该判断请输入0:";
cin >> flag;
}
cout << "如果要插入一个数进入链表中，请输入任意非零数进入插入，否则跳过该次插入请输入0:";
cin >> flag;
while (flag){
cout << "读入一个数据和一个插入的位置，插入到链表中:"; //（4）读入一个整数，以及要插入的位置，把该整数插入到链表中，输出链表的内容（要求判断输入的位置是否合理）；
cin >> num >> pos; //读入一个数据和要插入的位置
Slist.Insert(num, pos); //在单链表的第pos位置插入数据num，插入时会在函数Slist.Insert(num, pos)中判断插入的位置是否合理
Slist.Print(); //输出单链表的数据
cout << "如果要插入一个数进入链表中，请输入任意非零数进入插入，否则跳过该次插入请输入0:";
cin >> flag;
}
cout << "如果要删除链表一个数据，请输入任意非零数进入删除，否则跳过该次删除请输入0:";
cin >> flag;
while (flag){
cout << "读入一个数据，若在链表中则删除它:"; //（5）读入一个整数，若该整数在链表里，删除该整数，输出链表的内容；
cin >> num; //读入一个数据
pos = Slist.Find(num); //pos等于数据在链表中的位置
if (pos != -1){ //若pos!=-1,则表示在链表中存在
Slist.Remove(pos); //删除对应pos位置的链表结点的数据
Slist.Print(); //输出单链表的数据
}//把链表的内容翻转，输出链表的内容。
else{
cout << "该数据不在链表中" << endl;
}
cout << "如果要删除链表一个数据，请输入任意非零数进入删除，否则跳过该次删除请输入0:";
cin >> flag;
}
cout << "翻转后的数据:"; //（6） Slist.Rollback(); //翻转链表
Slist.Print(); //输出链表
return 0;
}